基于路表应变和基频的基顶当量回弹模量研究

基于全车模型与弹性层状体系道路模型的动态响应,首先,确定了道路动态检测区域为距离轮胎-路面接触点0.4~0.8 m处;其次,分析该测试区域内面层模量、面层厚度和基顶当量回弹模量对路表应变和基频的影响规律,发现路表应变随着面层模量、面层厚度和基顶当量回弹模量的增加而减小,但基频随面层厚度的增加而降低,随面层模量和基顶当量回弹模量的增加而增长;然后,借助大量的数值模型建立了距离车轮不同位置处的路表应变拟合公式、道路基频拟合公式、基顶当量回弹模量拟合公式;最后,借助现场测试结果验证了本研究方法的适用性和可靠性,为道路工程的检测维护提供依据与参考。

基顶支撑不均匀度对道面板厚度影响分析

为研究土基基顶反应模量不均匀性对机场跑道结构力学性能的影响规律,针对基顶反应模量分布不均匀度及交通荷载耦合作用对混凝土道面板的受力进行有限元分析,分析相同轮载下为保证刚性道面板受力安全时基顶支撑不均匀度对混凝土道面板厚度的影响,探讨不同机型轮载对应不同道面板厚度情况下的基顶支撑不均匀度控制的临界参数。分析结果表明:混凝土板弯拉应力随着基顶支撑不均匀度的增加而增大,其影响随飞机轮载不同而存在差异,为避免道面产生严重损伤,需要增大道面板厚度。对于需要运行A320飞机的跑道,当道面铺设厚度为0.36、0.38和0.40 m时,基顶支撑不均匀度最大值分别不宜超过38%、57.5%和70%。对于拟运行B737-800飞机的跑道,当板厚为0.36 m时板的弯拉应力超过限值而发生弯拉破坏;道面铺设厚度分别为0.38、0.40 m时,为保证道面板受力安全的基顶支撑不均匀度最大值分别不宜超过33%和62%。

道基不均匀分布下通用机型轮载对机场道面力学性能影响研究

为研究道基水平方向不均匀分布对机场道面板力学性能的影响,建立飞机荷载-道面结构-不均匀道基三维模型,采用数值模拟方法分析多板协同受力模式下基顶反应模量变化对道面板弯拉应力影响,探讨通用机型(空客A320和波音B737-800)轮载作用时基顶反应模量变化和道面板厚度对道面板力学性能以及接缝传荷系数的影响,同时基于缩尺试验对数值模拟结果进行验证。研究结果表明:对于A320机型,当道基水平不均匀分布时混凝土板弯拉应力增大,基顶反应模量变化率由0%增加至65.46%时,轮载作用于传力杆接缝板边时道面板弯拉应力由4.06 MPa增加至5.73 MPa,超过极限弯拉应力;增加板厚能够有效地提升刚性道面板受力安全时基顶反应模量变化率的取值范围;道面板接缝传荷系数随着基顶反应模量变化率的增加而增大,基顶反应模量变化率从6.84%增加至56.30%时,道面板传荷系数增加2.44%;室内缩尺试验验证了道基不均匀分布对传荷系数的影响规律。在道面板设计时,应充分考虑道基水平方向不均匀分布对道面板力学性能的影响,避免在服役期间过早出现结构破坏。

基于HWD测试的弯沉盆面积指数法及改进

分析了目前国内民航机场刚性道面弯沉测试中的弯沉盆面积指数法,指出其存在的主要问题为反演的基顶模量的不确定性,与美国Ioannides的回归公式所反演的相对刚度半径和基顶模量相差1倍左右;此外其适用的道面板厚度范围缺乏定量指标。针对上述问题,采用有限元方法,分析了156种工况下的理论弯沉。以薄板理论弯沉值为基准,将误差在±10%范围内的数据进行了回归分析,得到修正的弯沉盆面积指数的回归系数。通过对美国联邦航空管理局（FAA）公开的HWD弯沉数据进行反算,表明采用修正后的回归公式反算的基顶模量与真实值之间的误差最大为6.9%。此外,基于薄板理论与有限元方法的计算弯沉值相对误差10%作为标准,提出弯沉盆面积指数法适用的机场刚性道面厚度范围为20~46 cm。

基于HWD实测数据的3种弯沉盆面积指数法对比

针对不同形式弯沉盆面积指数法缺乏系统性对比分析和实际工程验证的问题,采用国内常见的3种弯沉盆面积指数法对中国不同地区5个机场的刚性道面弯沉测试数据进行处理,得到不同方法下各机场的基顶反应模量数值。结果表明:采用含中心弯沉值的弯沉盆面积指数法处理得到的道面基顶模量均值比改进的含中心弯沉值的弯沉盆面积指数法及不含中心弯沉值的弯沉盆面积指数法处理得到的道面基顶模量均值分别高14%~45%和9%~75%;采用不含中心弯沉值的弯沉盆面积指数法计算得到5个机场的PCN(pavement classification number)值与机场实际公布值全部吻合,可靠性高于其他两个方法,原因在于其可有效避免薄板理论无挤压假定导致的误差。以上结论可为机场刚性道面结构性能分析提供参考。

刚性路面中关于温度应力计算问题

现有温度应力计算方法采用查诺谟图进行,计算繁琐,不便于程序设计。本文在大量计算基础上,建立了温度应力经验计算公式,与规范解相比,该公式精度较高,能满足工程需要。其次,在温度应力计算中采用的基顶当量回弹模量,是基于基顶弯沉等效为原则换算得到的,这种换算原则并不能真实反映基层对路面板温度应力的影响。为此,通过大量的计算分析,本文建立了以温度应力等效为原则的基顶当量回弹模量换算方法。与有限元解比较,结果表明该换算方法的精度完全能满足工程计算的需要。

掺硅粉混凝土在路面工程中的应用研究

在分析硅粉对混凝土作用机理的基础上,从抗折强度和经济性两方面研究了路面混凝土的硅粉最优掺量,并从强度、疲劳特性、脆性、耐磨性和抗冻性等路用性能方面进行了研究.结果表明,与不掺硅粉路面混凝土相比,路面混凝土中按最佳掺量15-20 kg/m3掺入硅粉,能显著提高路面混凝土的路用性能和降低工程造价.最后对掺硅粉路面混凝土施工工艺和技术经济性进行了分析,表明掺硅粉混凝土在路面工程中的应用是可行的.

旧混凝土路面改建技术的探讨

介绍了将旧混凝土路面砸碎 ,经振动碾压后 ,用作新加铺混凝土路面的基层或下基层这一旧混凝土路面改建结构形式的技术要点、施工工艺及应注意的问题。对旧混凝土碎块路面的基顶当量回弹模量的测定作了探讨。

掺硅粉路面混凝土性能与工艺研究

从抗折强度和经济性两方面研究了路面混凝土的硅粉最优掺量,并对强度、疲劳特性、脆性、耐磨性抗冻性等路用性能进行了研究。结果表明,与不掺硅粉路面混凝土相比,路面混凝土中按最佳掺量15～20kg/m3掺入硅粉,能显著提高路面混凝土的路用性能和降低工程造价,如抗折强度提高10%、极限拉伸应变提高22%以上、压折比降低7%、耐磨性提高42%和抗冻性能提高近10倍、材料费用可节约11%左右。最后对掺硅粉路面混凝土施工工艺和技术经济性进行了分析,表明掺硅粉混凝土在路面工程中应用是可行的。